JP5217645B2 - Electrolytes and electrochemical devices - Google Patents

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Description

本発明は、電解質及びこれを電解質層として備える電気化学デバイスに関する。   The present invention relates to an electrolyte and an electrochemical device including the electrolyte as an electrolyte layer.

液漏れが生じにくい電解質材料として、電解質にポリマーを用いる電気化学デバイスが注目されている。   As an electrolyte material that does not easily cause liquid leakage, an electrochemical device using a polymer as an electrolyte has attracted attention.

例えば、リチウムポリマー電池の電解質に用いられるポリマーとしては、ポリエチレンオキシド(PEO、−[CHCHO]―)が挙げられる。なお、このようなポリマーは難燃性のものではないことから、難燃性を付与されたリチウムポリマー電池の開発が求められている。 For example, the polymer used in the electrolyte of the lithium polymer battery, polyethylene oxide (PEO, - [CH 2 CH 2 O] m -) can be mentioned. In addition, since such a polymer is not a flame-retardant thing, development of the lithium polymer battery provided with the flame retardance is calculated | required.

難燃性の高い材料としては、例えば、フッ素系のものが考えられる。フッ素系の材料としては、例えば、特許文献1に、含フッ素イミド重合体を含むセパレータが記載されている。
特開平10−228893号公報
As a highly flame retardant material, for example, a fluorine-based material can be considered. As the fluorine-based material, for example, Patent Document 1 describes a separator containing a fluorine-containing imide polymer.
Japanese Patent Laid-Open No. 10-228893

ところで、従来の電気化学デバイスに用いる電解質は、高いカチオン輸率を十分に満足するものではなかった。   By the way, the electrolyte used for the conventional electrochemical device did not fully satisfy a high cation transport number.

そこで本発明は、カチオン輸率の高い電解質及びこれを電解質層として備える電気化学デバイスを提供することを目的とする。   Therefore, an object of the present invention is to provide an electrolyte having a high cation transport number and an electrochemical device comprising the electrolyte as an electrolyte layer.

上記目的を達成するために、本発明は、下記一般式(1)で表される構造を有するリチウムポリマー塩を含む、電解質を提供する。   In order to achieve the above object, the present invention provides an electrolyte comprising a lithium polymer salt having a structure represented by the following general formula (1).

ここで、式(1)中、A及びAはそれぞれ独立に、カルボニル基又はスルホニル基を示し、R及びRは二価の有機基を示す。また、nは2以上の正の整数を示す。なお、同一分子中の複数のA、A、R及びRは、それぞれ同じでも異なっていてもよい。 Here, in Formula (1), A 1 and A 2 each independently represent a carbonyl group or a sulfonyl group, and R 1 and R 2 represent a divalent organic group. N represents a positive integer of 2 or more. A plurality of A 1 , A 2 , R 1 and R 2 in the same molecule may be the same or different.

本発明の電解質は、このような構成を有することにより、カチオン輸率の高いものとなる。本発明の電解質における高いカチオン輸率は、主として以下の2つの理由により達成される。   By having such a configuration, the electrolyte of the present invention has a high cation transport number. The high cation transport number in the electrolyte of the present invention is achieved mainly for the following two reasons.

第1の理由としては、上述のポリマーリチウム塩において、Nに隣接する基、すなわちA及びAが、カルボニル基(−CO−)又はスルホニル基(−SO−)であることが挙げられる。これらの基は電子吸引性が高いため、このような構造にすることで、リチウムイオンの解離度を向上させることができる。 As the first reason, in the above-described polymer lithium salt, a group adjacent to N, that is, A 1 and A 2 are a carbonyl group (—CO—) or a sulfonyl group (—SO 2 —). . Since these groups have high electron-withdrawing properties, the degree of dissociation of lithium ions can be improved by using such a structure.

第2の理由としては、本発明の電解質に用いられるリチウム塩がポリマーリチウム塩であること、すなわちアニオン部分の分子量が大きいことが挙げられる。通常、リチウムポリマー電池のリチウム塩としては、モノマー塩が用いられる。しかしながら、このようなモノマー塩は、電解質中で解離したアニオンが高分子鎖との相互作用を受けることなく移動することが出来るため、アニオンの導電率(σ)が大きくなる。したがって、全イオン導電率(σ=σ+σ)のうちリチウムイオン導電率(σ)の占める割合を示すリチウムイオン輸率(t=σ/(σ+σ)=σ/σ)がかなり低く、0.1以下になることもある。一方、本発明の電解質に用いられるポリマーリチウム塩は、アニオンの部分の分子量が大きいため、アニオンの導電率(σ)を非常に低くすることができ、結果的に、カチオン輸率が向上する。 The second reason is that the lithium salt used in the electrolyte of the present invention is a polymer lithium salt, that is, the molecular weight of the anion portion is large. Usually, a monomer salt is used as a lithium salt of a lithium polymer battery. However, such a monomer salt can move the anion dissociated in the electrolyte without receiving an interaction with the polymer chain, so that the conductivity (σ ) of the anion is increased. Therefore, the lithium ion transport number (t + = σ + / (σ + + σ ) = σ + / indicating the proportion of the lithium ion conductivity (σ + ) in the total ion conductivity (σ = σ + + σ ). σ) is quite low and may be 0.1 or less. On the other hand, since the polymer lithium salt used in the electrolyte of the present invention has a large molecular weight of the anion portion, the anion conductivity (σ ) can be very low, and as a result, the cation transport number is improved. .

なお、Rは、アルキレン基、アリーレン基、アルケニレン基又はアルキレンエーテル基であることが好ましく、Rが、アルキレン基、アリーレン基、アルケニレン基又はアルキレンエーテル基であることが好ましい。R及びRがこのような構造を有することで、カチオン輸率が更に向上する。 R 1 is preferably an alkylene group, an arylene group, an alkenylene group or an alkylene ether group, and R 2 is preferably an alkylene group, an arylene group, an alkenylene group or an alkylene ether group. When R 1 and R 2 have such a structure, the cation transport number is further improved.

及びRは、フルオロ基で置換されている二価の有機基であることが好ましい。すなわち、R及びRで表される二価の有機基は、部分フッ素化又は全フッ素化されていることが好ましい。R及びRがフッ素元素を含むことにより、難燃性を付与することができる。 R 1 and R 2 are preferably a divalent organic group substituted with a fluoro group. That is, the divalent organic group represented by R 1 and R 2 is preferably partially fluorinated or fully fluorinated. When R 1 and R 2 contain a fluorine element, flame retardancy can be imparted.

上記リチウムポリマー塩は、非プロトン性溶媒と混合して電解質とすることもできる。すなわち、本発明の電解質は、非プロトン性溶媒を更に含むことができる。リチウムポリマー塩を非プロトン性溶媒に溶解することで、電解質に流動性を付与することができるため、各種電気化学デバイスへの使用が容易になる。   The lithium polymer salt can be mixed with an aprotic solvent to form an electrolyte. That is, the electrolyte of the present invention can further contain an aprotic solvent. By dissolving the lithium polymer salt in an aprotic solvent, fluidity can be imparted to the electrolyte, which makes it easy to use in various electrochemical devices.

本発明の電解質は、上記リチウムポリマー塩とは別の高分子材料を更に含むことが好ましい。上記電解質はこのような材料を更に含むことで、機械的強度に優れたものとなる。   The electrolyte of the present invention preferably further contains a polymer material different from the lithium polymer salt. When the electrolyte further includes such a material, the electrolyte has excellent mechanical strength.

本発明の電解質は、下記一般式(2)で表される繰り返し単位を有するフルオロポリマーを更に含むことが好ましい。
The electrolyte of the present invention preferably further contains a fluoropolymer having a repeating unit represented by the following general formula (2).

本発明の電解質は、このような構造のフルオロポリマーを更に含むことで、難燃性、柔軟性及び加工性に優れたものとなる。   The electrolyte of the present invention is excellent in flame retardancy, flexibility and processability by further including a fluoropolymer having such a structure.

本発明はさらに、上述の電解質を電解質層として備える電気化学デバイスを提供する。このような電気化学デバイスは、上述の電解質を電解質層として備えるため、カチオン輸率の高いものとなる。なお、上記電気化学デバイスは、リチウムポリマー電池であってもよい。このようなリチウムポリマー電池はカチオン輸率の高いものとなる。   The present invention further provides an electrochemical device comprising the above-described electrolyte as an electrolyte layer. Since such an electrochemical device includes the above-described electrolyte as an electrolyte layer, it has a high cation transport number. The electrochemical device may be a lithium polymer battery. Such a lithium polymer battery has a high cation transport number.

本発明によれば、カチオン輸率の高い電解質及びこれを電解質層として備える電気化学デバイスを提供することができる。また、本発明の電気化学デバイスは、リチウムポリマー電池として用いることができる。   ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, an electrochemical device provided with an electrolyte with a high cation transport number and this as an electrolyte layer can be provided. Moreover, the electrochemical device of the present invention can be used as a lithium polymer battery.

以下、図面を参照しながら、電気化学デバイスであるリチウムポリマー電池について、その好適な実施形態を詳細に説明する。なお、図面中、同一又は相当部分には同一符号を付し、重複する説明は省略する。また、上下左右等の位置関係は、特に断らない限り、図面に示す位置関係に基づくものとする。更に、図面の寸法比率は図示の比率に限られるものではない。   Hereinafter, preferred embodiments of a lithium polymer battery as an electrochemical device will be described in detail with reference to the drawings. In the drawings, the same or corresponding parts are denoted by the same reference numerals, and redundant description is omitted. Further, the positional relationship such as up, down, left and right is based on the positional relationship shown in the drawings unless otherwise specified. Further, the dimensional ratios in the drawings are not limited to the illustrated ratios.

図1は、本発明のリチウムポリマー電池の好適な一実施形態の基本構成を示す模式断面図である。図1に示すリチウムポリマー電池1は、主として、アノード2及びカソード3と、アノード2とカソード3との間に配置される電解質層4とから構成されている。ここで、アノード2及びカソード3は説明の便宜上、リチウムポリマー電池1の放電時の極性を基準に決定したものである。従って、充電時には、アノード2が「カソード」となり、カソード3が「アノード」となる。   FIG. 1 is a schematic cross-sectional view showing a basic configuration of a preferred embodiment of a lithium polymer battery of the present invention. A lithium polymer battery 1 shown in FIG. 1 mainly includes an anode 2 and a cathode 3 and an electrolyte layer 4 disposed between the anode 2 and the cathode 3. Here, the anode 2 and the cathode 3 are determined based on the polarity at the time of discharging of the lithium polymer battery 1 for convenience of explanation. Therefore, during charging, the anode 2 becomes a “cathode” and the cathode 3 becomes an “anode”.

また、リチウムポリマー電池1において、アノード2の電解質層4とは反対側の面上には膜状(板状、層状)の集電体(アノード集電体)5が設けられており、カソード3の電解質層4とは反対側の面上には膜状(板状、層状)の集電体(カソード集電体)6が設けられている。また、アノード2及びカソード3の形状は特に限定されず、例えば、図示するように薄膜状(層状)であってもよい。   In the lithium polymer battery 1, a film-like (plate-like, layered) current collector (anode current collector) 5 is provided on the surface of the anode 2 opposite to the electrolyte layer 4, and the cathode 3. A film-like (plate-like, layer-like) current collector (cathode current collector) 6 is provided on the surface opposite to the electrolyte layer 4. Moreover, the shape of the anode 2 and the cathode 3 is not specifically limited, For example, thin film shape (layer shape) may be sufficient as shown in figure.

電極、すなわちアノード2及びカソード3は、リチウムイオン2次電池の電極として公知のものの中から適宜選択して使用すればよく、電極活物質と電解質とを混合することによって得られる組成物を用いることも可能である。   The electrodes, that is, the anode 2 and the cathode 3 may be appropriately selected from those known as electrodes of lithium ion secondary batteries, and a composition obtained by mixing an electrode active material and an electrolyte is used. Is also possible.

アノード2には、炭素材料、リチウム金属、リチウム合金あるいは酸化物材料のような負極活物質を用いることが好ましい。炭素材料としては、例えば、メソカーボンマイクロビーズ(MCMB)、天然あるいは人造の黒鉛、樹脂焼成炭素材料、カーボンブラック、炭素繊維などから適宜選択すればよい。これらは粉末として用いられる。   The anode 2 is preferably a negative electrode active material such as a carbon material, lithium metal, lithium alloy, or oxide material. The carbon material may be appropriately selected from, for example, mesocarbon microbeads (MCMB), natural or artificial graphite, resin-fired carbon material, carbon black, carbon fiber, and the like. These are used as powders.

アノード2の厚さは特に制限されないが、例えば、0.1〜300μmであり、1〜150μmであることがより好ましい。   Although the thickness in particular of the anode 2 is not restrict | limited, For example, it is 0.1-300 micrometers, and it is more preferable that it is 1-150 micrometers.

カソード3には、リチウムイオンがインターカレート・デインターカレート可能な酸化物または炭素のような正極活物質を用いることが好ましい。リチウムイオンがインターカレート・デインターカレート可能な酸化物としては、リチウムを含む複合酸化物が好ましく、例えば、LiCoO、LiMn、LiNiO、LiVなどが挙げられる。この酸化物の粉末の平均粒子径は1〜40μm程度であることが好ましい。 For the cathode 3, it is preferable to use a positive electrode active material such as an oxide or carbon capable of intercalating and deintercalating lithium ions. The oxide capable of intercalating and deintercalating lithium ions is preferably a composite oxide containing lithium, and examples thereof include LiCoO 2 , LiMn 2 O 4 , LiNiO 2 , and LiV 2 O 4 . The average particle size of the oxide powder is preferably about 1 to 40 μm.

カソード3の厚さは特に制限されないが、例えば、0.1〜300μmであり、1〜150μmであることがより好ましい。   Although the thickness in particular of the cathode 3 is not restrict | limited, For example, it is 0.1-300 micrometers, and it is more preferable that it is 1-150 micrometers.

電極には、必要に応じて導電助剤が添加される。導電助剤としては、好ましくは黒鉛、カーボンブラック、炭素繊維、ニッケル、アルミニウム、銅、銀等の金属が挙げられ、特に黒鉛、カーボンブラックが好ましい。   A conductive additive is added to the electrode as necessary. Preferred examples of the conductive aid include metals such as graphite, carbon black, carbon fiber, nickel, aluminum, copper, and silver, and graphite and carbon black are particularly preferable.

また、電極には、バインダとしてゲル電解質を加えることもできる。この場合の電極組成は、カソード(正極)では、重量比で、活物質:導電助剤:ゲル電解質=10〜50:0〜20:30〜90の範囲が好ましく、アノード(負極)では、重量比で、活物質:導電助剤:ゲル電解質=10〜50:0〜20:30〜90の範囲が好ましい。なお、バインダとしてゲル電解質以外の物質を用いた電極も好適に用いられる。この場合、バインダとしてはフッ素樹脂、フッ素ゴム等を用いることができ、バインダの量は電極全体の重量に対して3〜30重量%程度とする。なお、バインダとして、上記一般式(1)で表される構造を有するリチウムポリマー塩電解質を用いることもできる。   Moreover, a gel electrolyte can be added to the electrode as a binder. The electrode composition in this case is preferably in the range of active material: conducting aid: gel electrolyte = 10-50: 0-20: 30-90 by weight for the cathode (positive electrode) and weight for the anode (negative electrode). The ratio of active material: conductive aid: gel electrolyte = 10-50: 0-20: 30-90 is preferable. An electrode using a substance other than the gel electrolyte as the binder is also preferably used. In this case, a fluororesin, fluororubber, or the like can be used as the binder, and the amount of the binder is about 3 to 30% by weight with respect to the weight of the entire electrode. As the binder, a lithium polymer salt electrolyte having a structure represented by the general formula (1) can also be used.

電解質層4は、下記一般式(1)で表される構造を有するリチウムポリマー塩を含むものであり、ポリマー電解質としての役割と、リチウム塩としての役割を担うものである。   The electrolyte layer 4 includes a lithium polymer salt having a structure represented by the following general formula (1), and plays a role as a polymer electrolyte and a role as a lithium salt.

ここで、式(1)中、A及びAはそれぞれ独立に、カルボニル基又はスルホニル基を示し、R及びRは二価の有機基を示す。なお、カルボニル基は[−CO−]で表される2価基であり、スルホニル基は[−SO−]で表される2価基である。また、nは2以上の正の整数を示す。なお、同一分子中の複数のA、A、R及びRは、それぞれ同じでも異なっていてもよい。 Here, in Formula (1), A 1 and A 2 each independently represent a carbonyl group or a sulfonyl group, and R 1 and R 2 represent a divalent organic group. The carbonyl group is a divalent group represented by [—CO—], and the sulfonyl group is a divalent group represented by [—SO 2 —]. N represents a positive integer of 2 or more. A plurality of A 1 , A 2 , R 1 and R 2 in the same molecule may be the same or different.

及びAのいずれかは、スルホニル基であることが好ましく、A及びAの双方がスルホニル基であることが更に好ましい。スルホニル基はカルボニル基に比較し電子吸引性が高いことから、スルホニル基が多いほど、リチウムイオンの解離度が高まる傾向にある。なお、Rは、アルキレン基、アリーレン基、アルケニレン基又はアルキレンエーテル基であることが好ましく、Rは、アルキレン基、アリーレン基、アルケニレン基又はアルキレンエーテル基であることが好ましい。R及びRがこのような構造を有することで、カチオン輸率を更に向上させることができる。 Either A 1 or A 2 is preferably a sulfonyl group, more preferably both A 1 and A 2 are sulfonyl groups. Since sulfonyl groups have higher electron-withdrawing properties than carbonyl groups, the more sulfonyl groups, the higher the degree of dissociation of lithium ions. R 1 is preferably an alkylene group, an arylene group, an alkenylene group or an alkylene ether group, and R 2 is preferably an alkylene group, an arylene group, an alkenylene group or an alkylene ether group. When R 1 and R 2 have such a structure, the cation transport number can be further improved.

及びRが、フルオロ基で置換されている二価の有機基であることが好ましい。R及びRがフッ素元素を含むことにより、難燃性を付与することができ、安全性を向上させることができる。さらに、酸化還元に強いものとなる。また、リチウムポリマー塩をこのような構造にすることで、後述の式(2)で表されるフルオロポリマーとの相溶性を向上させることができる。 R 1 and R 2 are preferably a divalent organic group substituted with a fluoro group. When R 1 and R 2 contain a fluorine element, flame retardancy can be imparted and safety can be improved. Furthermore, it is strong against oxidation and reduction. Moreover, compatibility with the fluoropolymer represented by the following formula (2) can be improved by making the lithium polymer salt into such a structure.

[−R−R−]で表される構造としては、例えば、下記式(i)〜(xxix)で表される構造などが挙げられる。 Examples of the structure represented by [—R 2 —R 1 —] include structures represented by the following formulas (i) to (xxix).

式(i)〜(xxix)中、m及びrは、1以上の正の整数を示す。カチオン輸率の観点からは、m及びrは15以下であることが好ましい。なお、式(iv)中、R〜Rは、H、F、C〜C−アルキル又は部分フッ素化若しくは全フッ素化されたC〜C−アルキルを表わす。 In the formulas (i) to (xxix), m and r each represent a positive integer of 1 or more. From the viewpoint of cation transport number, m and r are preferably 15 or less. In the formula (iv), R 3 ~R 6 may, H, F, C 1 ~C 5 - alkyl - alkyl or partially fluorinated or perfluorinated been C 1 -C 5.

なお、一般式(1)で表される繰り返し単位を有するリチウムポリマー塩は、例えば、下記式(a)で表されるヘキサメチルジシラザンリチウムと、下記一般式(b)で表される化合物とを反応させることによって合成できる。下記一般式(b)で表される化合物は、1種単独で用いてもよく、2種以上を混合して用いてもよい。   The lithium polymer salt having a repeating unit represented by the general formula (1) includes, for example, hexamethyldisilazane lithium represented by the following formula (a) and a compound represented by the following general formula (b): Can be synthesized. The compound represented by the following general formula (b) may be used individually by 1 type, and 2 or more types may be mixed and used for it.

ヘキサメチルジシラザンリチウム:
Hexamethyldisilazane lithium:

式(b)、A、R、R及びAは上記と同義であり、Xはハロゲン元素を表す。 Formula (b), A 2 , R 2 , R 1 and A 1 are as defined above, and X represents a halogen element.

本発明の電解質は、モノマーリチウム塩を更に含んでもよい。すなわち、リチウム塩として、上述のポリマーリチウム塩とモノマーリチウム塩を併用してもよい。モノマーリチウム塩としては、LiBF、LiPF、LiAsF、LiSOCF、LiClO、LiN(SOCF等のリチウム塩が挙げられる。 The electrolyte of the present invention may further contain a monomer lithium salt. That is, as the lithium salt, the above polymer lithium salt and monomer lithium salt may be used in combination. Examples of the monomer lithium salt include lithium salts such as LiBF 4 , LiPF 6 , LiAsF 6 , LiSO 3 CF 3 , LiClO 4 , and LiN (SO 2 CF 3 ) 2 .

上記リチウムポリマー塩と、非プロトン性溶媒とを混合して電解質とすることもできる。すなわち、本発明の電解質は、非プロトン性溶媒を更に含むことができる。リチウムポリマー塩を非プロトン性溶媒に溶解することで、電解質に流動性を付与することができるため、各種電気化学デバイスへの使用が容易になる。   The lithium polymer salt and an aprotic solvent can be mixed to form an electrolyte. That is, the electrolyte of the present invention can further contain an aprotic solvent. By dissolving the lithium polymer salt in an aprotic solvent, fluidity can be imparted to the electrolyte, which makes it easy to use in various electrochemical devices.

非プロトン性溶媒としては、リチウムポリマー塩との相溶性が良好なものであれば特に制限はされないが、リチウム電池等の電解質に用いる場合は、高い動作電圧でも分解の起こらない極性有機溶媒が好ましく用いられる。このような極性有機溶媒としては、例えば、エチレンカーボネート(略称EC)、プロピレンカーボネート(略称PC)等のカーボネート類、テトラヒドロフラン(略称THF)等の環式エーテル、スルホラン、ラクトン等が好適に用いられる。また、ブチレンカーボネート、ジメチルカーボネート、ジエチルカーボネート、エチルメチルカーボネート、2−メチルテトラヒドロフラン、1、3−ジオキソラン、4−メチルジオキソラン、γ−ブチロラクトン、3−メチルスルホラン、ジメトキシエタン、ジエトキシエタン、エトキシメトキシエタン、エチルジグライム、イミダゾリウム塩が挙げられる。なお、非プロトン性溶媒は、これに限定されるものではなく、応用するデバイスに応じて適宜選択すればよい。   The aprotic solvent is not particularly limited as long as it has good compatibility with the lithium polymer salt, but a polar organic solvent that does not decompose even at a high operating voltage is preferable when used for an electrolyte such as a lithium battery. Used. As such a polar organic solvent, for example, carbonates such as ethylene carbonate (abbreviation EC) and propylene carbonate (abbreviation PC), cyclic ethers such as tetrahydrofuran (abbreviation THF), sulfolane, lactone and the like are preferably used. Butylene carbonate, dimethyl carbonate, diethyl carbonate, ethyl methyl carbonate, 2-methyltetrahydrofuran, 1,3-dioxolane, 4-methyldioxolane, γ-butyrolactone, 3-methylsulfolane, dimethoxyethane, diethoxyethane, ethoxymethoxyethane , Ethyl diglyme, and imidazolium salt. The aprotic solvent is not limited to this, and may be appropriately selected depending on the device to be applied.

電解質中でのリチウムポリマー塩の濃度は、好ましくは0.3〜5mol/Lである。通常は、この濃度が、約1mol/Lであるときに最も高いイオン伝導性を示す。なお、電解質中での、リチウムポリマー塩/非プロトン性溶媒は、重量比で3/2〜1/9であることが好ましい。リチウムポリマー塩と非プロトン性溶媒の重量比をこの範囲とすることで、電解質の機械的強度及びイオン伝導度を向上させることができる。   The concentration of the lithium polymer salt in the electrolyte is preferably 0.3 to 5 mol / L. Usually, the highest ion conductivity is exhibited when this concentration is about 1 mol / L. The lithium polymer salt / aprotic solvent in the electrolyte is preferably 3/2 to 1/9 by weight. By setting the weight ratio of the lithium polymer salt to the aprotic solvent within this range, the mechanical strength and ionic conductivity of the electrolyte can be improved.

本発明の電解質は、上記リチウムポリマー塩とは別の高分子材料を更に含むことが好ましい。上記電解質はこのような材料を更に含むことで、機械的強度に優れたものとなる。   The electrolyte of the present invention preferably further contains a polymer material different from the lithium polymer salt. When the electrolyte further includes such a material, the electrolyte has excellent mechanical strength.

上述の高分子材料としては、リチウムポリマー塩を保持可能なものであれば、特に制限されないが、例えば、ポリフッ化ビニリデン(PVDF)、フッ化ビニリデン−ヘキサフルオロプロピレン共重合体、フッ化ビニリデン−塩化3フッ化エチレン(CTFE)共重合体〔P(VDF−CTFE)〕、フッ化ビニリデン−ヘキサフルオロプロピレンフッ素ゴム、フッ化ビニリデン−テトラフルオロエチレン−ヘキサフルオロプロピレンフッ素ゴム〔P(VDF−TFE−HFP)〕、フッ化ビニリデン−テトラフルオロエチレン−パーフルオロアルキルビニルエーテルフッ素ゴム等のフッ素系高分子が挙げられる。中でも、ポリフッ化ビニリデン、フッ化ビニリデンとヘキサフルオロプロピレン(HFP)との共重合体、フッ化ビニリデンと塩化3フッ化エチレンとの共重合体〔P(VDF−CTFE)〕が好ましく、ポリフッ化ビニリデン系の樹脂、すなわちフッ化ビニリデン系ポリマー中のフッ化ビニリデンが50重量%以上、特に70重量%以上であるものが好ましい。   The polymer material is not particularly limited as long as it can hold a lithium polymer salt. For example, polyvinylidene fluoride (PVDF), vinylidene fluoride-hexafluoropropylene copolymer, vinylidene fluoride-chloride. Trifluoroethylene (CTFE) copolymer [P (VDF-CTFE)], vinylidene fluoride-hexafluoropropylene fluororubber, vinylidene fluoride-tetrafluoroethylene-hexafluoropropylene fluororubber [P (VDF-TFE-HFP )], Fluoropolymers such as vinylidene fluoride-tetrafluoroethylene-perfluoroalkyl vinyl ether fluororubber. Among these, polyvinylidene fluoride, a copolymer of vinylidene fluoride and hexafluoropropylene (HFP), and a copolymer of vinylidene fluoride and ethylene trifluoride [P (VDF-CTFE)] are preferable, and polyvinylidene fluoride. Of these resins, that is, vinylidene fluoride in the vinylidene fluoride polymer is preferably 50% by weight or more, particularly 70% by weight or more.

電解質層4は、下記一般式(2)で表される繰り返し単位から構成されたフルオロポリマーを上記リチウムポリマー塩とは別に含むことが好ましい。   The electrolyte layer 4 preferably contains a fluoropolymer composed of repeating units represented by the following general formula (2) separately from the lithium polymer salt.

電解質層4が、このような構造のフルオロポリマーを更に含むことで、難燃性、柔軟性及び加工性に優れたものとなる。また、難燃性に優れることで、安全性の高いものとなる。   When the electrolyte layer 4 further includes a fluoropolymer having such a structure, the electrolyte layer 4 has excellent flame retardancy, flexibility, and processability. Moreover, it becomes a highly safe thing by being excellent in a flame retardance.

なお、上記一般式(2)で表される繰り返し単位から構成されたフルオロポリマーとしては、例えば、下記式(2−1)で表される化合物が挙げられる。   In addition, as a fluoropolymer comprised from the repeating unit represented by the said General formula (2), the compound represented by a following formula (2-1) is mentioned, for example.

CFO(CFCFO)CF (2−1) CF 3 O (CF 2 CF 2 O) q CF 3 (2-1)

ここで、式(2−1)中、qは1以上の整数を示す。カチオン輸率と導電率の観点からは、qは7以上かつ15以下であることが好ましい。   Here, in formula (2-1), q represents an integer of 1 or more. From the viewpoint of cation transport number and conductivity, q is preferably 7 or more and 15 or less.

なお、この種の化合物は、実際に熱的および化学的に安定性であるが、LiPFやLiTFSI等の従来のリチウム塩に対しては溶解能が低いことから、従来は使用が難しかった。しかしながら、上記一般式(1)で表される構造を有するリチウムポリマー塩を用いれば、この溶解能が向上するため使用が容易となる。 Although this type of compound is actually thermally and chemically stable, it has been difficult to use in the past because of its low solubility in conventional lithium salts such as LiPF 6 and LiTFSI. However, if the lithium polymer salt having the structure represented by the general formula (1) is used, the dissolution ability is improved, so that the use becomes easy.

電解質層4の厚さは特に制限されないが、例えば、0.1〜100μmであり、0.1〜15μmであることがより好ましい。   Although the thickness in particular of the electrolyte layer 4 is not restrict | limited, For example, it is 0.1-100 micrometers, and it is more preferable that it is 0.1-15 micrometers.

アノード集電体5及びカソード集電体6は、電池を使用するデバイスの形状やケース内への集電体の配置方法などに応じて、集電体として一般的に用いられる材料から選択すればよい。   The anode current collector 5 and the cathode current collector 6 may be selected from materials generally used as current collectors according to the shape of the device using the battery, the method of arranging the current collector in the case, and the like. Good.

アノード集電体5の構成材料としては、電子伝導性を有するものであれば特に制限されないが、例えば、ニッケル、銅等が用いられ、好ましくはニッケルが用いられる。さらに、カソード集電体6の構成材料としては、電子伝導性を有するものであれば特に制限されないが、例えば、ニッケル、アルミニウム、タンタル、鉄、チタニウム等が用いられ、好ましくはニッケル、アルミニウム、タンタルが用いられ、好ましくはアルミニウムが用いられる。なお、これらの集電体には、通常、金属箔、金属メッシュなどが使用される。金属箔よりも金属メッシュの方が電極との接触抵抗が小さくなるが、金属箔でも十分小さい接触抵抗が得られる。   The constituent material of the anode current collector 5 is not particularly limited as long as it has electron conductivity. For example, nickel, copper, or the like is used, and nickel is preferably used. Further, the constituent material of the cathode current collector 6 is not particularly limited as long as it has electron conductivity, but for example, nickel, aluminum, tantalum, iron, titanium, etc. are used, preferably nickel, aluminum, tantalum. Are used, preferably aluminum. In addition, metal foil, a metal mesh, etc. are normally used for these electrical power collectors. The metal mesh has a smaller contact resistance with the electrode than the metal foil, but a sufficiently small contact resistance can be obtained even with the metal foil.

本発明のリチウムポリマー電池は、例えば、以下の工程により製造することができる。アノード活物質及び/又はカソード活物質をバインダ溶液等に分散した塗布液を、それぞれアノード集電体5及びカソード集電体6上に塗布し、乾燥させることにより、アノード集電体5及びカソード集電体6上にアノード2及びカソード3を形成する。その後、必要に応じ、平板プレス、カレンダーロール等により形成されたアノード2及びカソード3に圧延処理を施す。   The lithium polymer battery of the present invention can be produced, for example, by the following steps. A coating liquid in which an anode active material and / or a cathode active material is dispersed in a binder solution or the like is applied onto the anode current collector 5 and the cathode current collector 6, respectively, and dried, whereby the anode current collector 5 and the cathode current collector are collected. An anode 2 and a cathode 3 are formed on the electric body 6. Thereafter, if necessary, the anode 2 and the cathode 3 formed by a flat plate press, a calender roll or the like are subjected to a rolling process.

なお、アノード集電体5及びカソード集電体6上への塗布液の塗布手段は特に限定されず、集電体の材質や形状などに応じて適宜決定すればよい。一般に、メタルマスク印刷法、静電塗装法、ディップコート法、スプレーコート法、ロールコート法、ドクターブレード法、グラビアコート法、スクリーン印刷法等が使用される。   Note that the means for applying the coating liquid onto the anode current collector 5 and the cathode current collector 6 is not particularly limited, and may be appropriately determined according to the material and shape of the current collector. In general, a metal mask printing method, electrostatic coating method, dip coating method, spray coating method, roll coating method, doctor blade method, gravure coating method, screen printing method and the like are used.

ここで、上述のバインダ溶液は必要に応じ用いればよい。また、上述の塗布液には必要に応じて導電助剤を含ませてもよい。さらに、塗布液へはアノード活物質及びカソード活物質の双方ともが分散されていることが好ましい。   Here, the above-described binder solution may be used as necessary. Moreover, you may contain a conductive support agent in the above-mentioned coating liquid as needed. Furthermore, it is preferable that both the anode active material and the cathode active material are dispersed in the coating solution.

そして、アノード集電体5及びカソード集電体6上にアノード2及びカソード3を形成した後、カソード集電体6、カソード3、電解質層4、アノード2、アノード集電体5の順に配置されるように積層し、圧着する。   After the anode 2 and the cathode 3 are formed on the anode current collector 5 and the cathode current collector 6, the cathode current collector 6, the cathode 3, the electrolyte layer 4, the anode 2, and the anode current collector 5 are arranged in this order. Laminate and crimp.

以上、本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではない。   The preferred embodiment of the present invention has been described above, but the present invention is not limited to the above embodiment.

以下、実施例及び比較例に基づいて本発明をより具体的に説明するが、本発明は以下の実施例に限定されるものではない。   EXAMPLES Hereinafter, although this invention is demonstrated more concretely based on an Example and a comparative example, this invention is not limited to a following example.

[実施例1]
ヘキサメチルジシラザンリチウムの29wt%テトラヒドロフラン溶液5.77gを更にテトラヒドロフラン(THF)で希釈して、ヘキサメチルジシラザンリチウムの10wt%溶液を16.75g(0.01mol)調製した。
[Example 1]
Further, 5.77 g of a 29 wt% tetrahydrofuran solution of hexamethyldisilazane lithium was further diluted with tetrahydrofuran (THF) to prepare 16.75 g (0.01 mol) of a 10 wt% solution of hexamethyldisilazane lithium.

次に、パーフロロ−3,6,9−トリオキサウンデカンジオイルジフロライド4.425gをTHFで希釈し、パーフロロ−3,6,9−トリオキサウンデカンジオイルジフロライドの10wt%溶液を44.25g(0.01mol)調製した。   Next, 4.425 g of perfluoro-3,6,9-trioxaundecane dioil difluoride was diluted with THF, and 44.25 g of a 10 wt% solution of perfluoro-3,6,9-trioxaundecane dioil difluoride was diluted. (0.01 mol) was prepared.

パーフロロ−3,6,9−トリオキサウンデカンジオイルジフロライド:
Perfluoro-3,6,9-trioxaundecandioyl difluoride:

ヘキサメチルジシラザンリチウムの10wt%溶液16.75g(0.01mol)を氷冷しながら、パーフロロ−3,6,9−トリオキサウンデカンジオイルジフロライド10wt%溶液44.25gを滴下した後、室温まで昇温して12時間反応させた。   While dropwise cooling 16.75 g (0.01 mol) of a 10 wt% solution of hexamethyldisilazane lithium with ice, 44.25 g of a 10 wt% solution of perfluoro-3,6,9-trioxaundecandioyl difluoride was added dropwise to room temperature. The temperature was raised to 12 hours and allowed to react.

その後、析出した重合体を濾別した後、ジエチルエーテルで3回洗浄し、100℃で真空乾燥して、黄白色の重合体4.8gを得た。この重合体をメタノール50mlに溶解した後、濾別して不溶物を除去し、濾液を2リットルのエーテル中に滴下し、再沈殿させ、濾別・乾燥にて4.5gのリチウムポリマー塩を得た。得られるリチウムポリマー塩が有する繰り返し単位を下記式(1−1)に示す。   Thereafter, the precipitated polymer was separated by filtration, washed three times with diethyl ether, and vacuum dried at 100 ° C. to obtain 4.8 g of a yellowish white polymer. This polymer was dissolved in 50 ml of methanol, and then filtered to remove insoluble matters. The filtrate was dropped into 2 liters of ether, re-precipitated, and 4.5 g of lithium polymer salt was obtained by filtration and drying. . The repeating unit possessed by the obtained lithium polymer salt is represented by the following formula (1-1).

[実施例2]
ヘキサメチルジシラザンリチウムの29wt%テトラヒドロフラン溶液5.77gを更にテトラヒドロフラン(THF)で希釈して、ヘキサメチルジシラザンリチウムの10wt%溶液を16.75g(0.01mol)調製した。
[Example 2]
Further, 5.77 g of a 29 wt% tetrahydrofuran solution of hexamethyldisilazane lithium was further diluted with tetrahydrofuran (THF) to prepare 16.75 g (0.01 mol) of a 10 wt% solution of hexamethyldisilazane lithium.

次に、ビス[(フロロスルフォニル)テトラフルオロエチル]エーテル3.825gをTHFで希釈し、ビス[(フロロスルフォニル)テトラフルオロエチル]エーテルの10wt%溶液を38.25g(0.01mol)調製した。   Next, 3.825 g of bis [(fluorosulfonyl) tetrafluoroethyl] ether was diluted with THF to prepare 38.25 g (0.01 mol) of a 10 wt% solution of bis [(fluorosulfonyl) tetrafluoroethyl] ether.

ビス[(フロロスルフォニル)テトラフルオロエチル]エーテル:
Bis [(Fluorosulphonyl) tetrafluoroethyl] ether:

ヘキサメチルジシラザンリチウムの10wt%溶液16.75g(0.01mol)を氷冷しながら、ビス[(フロロスルフォニル)テトラフルオロエチル]エーテル10wt%溶液38.25gを滴下した後、室温まで昇温して12時間反応させた。   While ice-cooling 16.75 g (0.01 mol) of a 10 wt% solution of hexamethyldisilazane lithium, 38.25 g of a 10 wt% solution of bis [(fluorosulfonyl) tetrafluoroethyl] ether was added dropwise, and the temperature was raised to room temperature. For 12 hours.

その後、析出した重合体を濾別した後、ジエチルエーテルで3回洗浄し、100℃で真空乾燥して、黄白色の重合体4.2gを得た。この重合体をメタノール50mlに溶解した後、濾別して不溶物を除去し、濾液を2リットルのエーテル中に滴下し、再沈殿させ、濾別・乾燥にて3.9gのリチウムポリマー塩を得た。得られるリチウムポリマー塩が有する繰り返し単位を下記式(1−2)に示す。   Thereafter, the precipitated polymer was separated by filtration, washed three times with diethyl ether, and vacuum dried at 100 ° C. to obtain 4.2 g of a yellowish white polymer. This polymer was dissolved in 50 ml of methanol and then filtered to remove insoluble matter. The filtrate was dropped into 2 liters of ether, reprecipitated, and 3.9 g of lithium polymer salt was obtained by filtration and drying. . The repeating unit which the obtained lithium polymer salt has is shown in the following formula (1-2).

[実施例3]
ヘキサメチルジシラザンリチウムの29wt%テトラヒドロフラン溶液5.77gを更にテトラヒドロフラン(THF)で希釈して、ヘキサメチルジシラザンリチウムの10wt%溶液を16.75g(0.01mol)調製した。
[Example 3]
Further, 5.77 g of a 29 wt% tetrahydrofuran solution of hexamethyldisilazane lithium was further diluted with tetrahydrofuran (THF) to prepare 16.75 g (0.01 mol) of a 10 wt% solution of hexamethyldisilazane lithium.

次に、ビス[(フロロスルフォニル)テトラフルオロエチル]エーテル1.913gをTHFで希釈し、ビス[(フロロスルフォニル)テトラフルオロエチル]エーテルの10wt%溶液を19.13g(0.005mol)調製した。   Next, 1.913 g of bis [(fluorosulfonyl) tetrafluoroethyl] ether was diluted with THF to prepare 19.13 g (0.005 mol) of a 10 wt% solution of bis [(fluorosulfonyl) tetrafluoroethyl] ether.

さらに、パーフロロ−3,6,9−トリオキサウンデカンジオイルジフロライド2.212gをTHFで希釈し、パーフロロ−3,6,9−トリオキサウンデカンジオイルジフロライドの10wt%溶液を22.12g(0.005mol)調製した。   Further, 2.212 g of perfluoro-3,6,9-trioxaundecane dioil difluoride was diluted with THF, and 22.12 g of a 10 wt% solution of perfluoro-3,6,9-trioxaundecane dioil difluoride ( 0.005 mol).

ヘキサメチルジシラザンリチウムの10wt%溶液16.75g(0.01mol)を氷冷しながら、まず、パーフロロ−3,6,9−トリオキサウンデカンジオイルジフロライド10wt%溶液22.25gを滴下した。さらに、この溶液に、ビス[(フロロスルフォニル)テトラフルオロエチル]エーテル10wt%溶液19.13gを滴下した後、室温まで昇温して12時間反応させた。   First, 22.25 g of perfluoro-3,6,9-trioxaundecane dioil difluoride 10 wt% solution was added dropwise while cooling 16.75 g (0.01 mol) of a 10 wt% solution of hexamethyldisilazane lithium. Further, 19.13 g of a 10 wt% solution of bis [(fluorosulfonyl) tetrafluoroethyl] ether was added dropwise to this solution, and then the mixture was heated to room temperature and reacted for 12 hours.

その後、析出した重合体を濾別した後、ジエチルエーテルで3回洗浄し、100℃で真空乾燥して、黄白色の重合体4.5gを得た。この重合体をメタノール50mlに溶解した後、濾別して不溶物を除去し、濾液を2リットルのエーテル中に滴下し、再沈殿させ、濾別・乾燥にて4.1gのリチウムポリマー塩を得た。得られるリチウムポリマー塩は、上記式(1−1)及び(1−2)で表される繰り返し単位に加え、下記式(1−3)及び(1−4)で表される繰り返し単位を有する。   Thereafter, the precipitated polymer was separated by filtration, washed three times with diethyl ether, and vacuum dried at 100 ° C. to obtain 4.5 g of a yellowish white polymer. This polymer was dissolved in 50 ml of methanol and then filtered to remove insoluble matters. The filtrate was dropped into 2 liters of ether, re-precipitated, and 4.1 g of lithium polymer salt was obtained by filtration and drying. . The obtained lithium polymer salt has repeating units represented by the following formulas (1-3) and (1-4) in addition to the repeating units represented by the above formulas (1-1) and (1-2). .

[実施例4]
ヘキサメチルジシラザンリチウムの29wt%テトラヒドロフラン溶液5.77gを更にテトラヒドロフラン(THF)で希釈して、ヘキサメチルジシラザンリチウムの10wt%溶液を16.75g(0.01mol)調製した。
[Example 4]
Further, 5.77 g of a 29 wt% tetrahydrofuran solution of hexamethyldisilazane lithium was further diluted with tetrahydrofuran (THF) to prepare 16.75 g (0.01 mol) of a 10 wt% solution of hexamethyldisilazane lithium.

次に、パーフロロ−3,6−ジオキサオクタンジオイルジフロライド3.271gをTHFで希釈し、パーフロロ−3,6−ジオキサオクタンジオイルジフロライドの10wt%溶液を32.71g(0.01mol)調製した。   Next, 3.271 g of perfluoro-3,6-dioxaoctane dioil difluoride was diluted with THF, and 32.71 g (0.01 mol) of a 10 wt% solution of perfluoro-3,6-dioxaoctane dioil difluoride was diluted. ) Prepared.

パーフロロ−3,6−ジオキサオクタンジオイルジフロライド:
Perfluoro-3,6-dioxaoctanedioyl difluoride:

ヘキサメチルジシラザンリチウムの10wt%溶液16.75g(0.01mol)を氷冷しながら、パーフロロ−3,6−ジオキサオクタンジオイルジフロライド10wt%溶液32.71gを滴下した後、室温まで昇温して12時間反応させた。   While cooling 16.75 g (0.01 mol) of a hexamethyldisilazane lithium 10 wt% solution with ice, 32.71 g of a perfluoro-3,6-dioxaoctanedioyl difluoride 10 wt% solution was added dropwise, and the mixture was allowed to rise to room temperature. The reaction was allowed to warm for 12 hours.

その後、析出した重合体を濾別した後、ジエチルエーテルで3回洗浄し、100℃で真空乾燥して、黄白色の重合体3.6gを得た。この重合体をメタノール50mlに溶解した後、濾別して不溶物を除去し、濾液を2リットルのエーテル中に滴下し、再沈殿させ、濾別・乾燥にて3.3gのリチウムポリマー塩を得た。得られるリチウムポリマー塩が有する繰り返し単位を下記式(1−5)に示す。   Thereafter, the precipitated polymer was separated by filtration, washed three times with diethyl ether, and vacuum-dried at 100 ° C. to obtain 3.6 g of a yellowish white polymer. This polymer was dissolved in 50 ml of methanol and then filtered to remove insoluble matters. The filtrate was dropped into 2 liters of ether, re-precipitated, and 3.3 g of lithium polymer salt was obtained by filtration and drying. . The repeating unit possessed by the obtained lithium polymer salt is represented by the following formula (1-5).

[比較例1]
リチウムポリマー塩の代わりに、リチウム塩としてLiPFを準備した。
[Comparative Example 1]
LiPF 6 was prepared as a lithium salt instead of the lithium polymer salt.

[比較例2]
リチウムポリマー塩の代わりに、リチウム塩としてLiN(SOCFを準備した。
[Comparative Example 2]
LiN (SO 2 CF 3 ) 2 was prepared as a lithium salt instead of the lithium polymer salt.

(評価)
実施例1〜4で準備したリチウムポリマー塩及び比較例1、2で準備したリチウム塩を用い、各種評価を行った。
(Evaluation)
Various evaluation was performed using the lithium polymer salt prepared in Examples 1 to 4 and the lithium salt prepared in Comparative Examples 1 and 2.

[溶解性]
エチレンカーボネート(略称EC)とジメチルカーボネート(略称DEC)との等容積比混合溶媒に、リチウムポリマー塩又はリチウム塩をそれぞれ溶解し、リチウムイオン濃度が1モル/Lである電解質原料を準備した。ここで、室温において容易に溶解したものには「良好」、溶解しなかったものには「不良」として溶解性を評価した。評価結果を表1に示す。
[Solubility]
A lithium polymer salt or a lithium salt was dissolved in an equal volume ratio mixed solvent of ethylene carbonate (abbreviation EC) and dimethyl carbonate (abbreviation DEC) to prepare an electrolyte raw material having a lithium ion concentration of 1 mol / L. Here, the solubility was evaluated as “good” for those easily dissolved at room temperature and “bad” for those that did not dissolve. The evaluation results are shown in Table 1.

次に、〔CFO(CFCFO)CF〕で表されるフルオロポリマーに、リチウムポリマー塩又はリチウム塩をそれぞれ溶解し、リチウムイオン濃度が1モル/Lである電解質原料を準備した。なお、溶解には、ホモジナイザーを用いた。ここで、室温において容易に溶解したものには「良好」、溶解しなかったものには「不良」として溶解性を評価した。評価結果を表1に示す。 Next, a lithium polymer salt or a lithium salt is dissolved in a fluoropolymer represented by [CF 3 O (CF 2 CF 2 O) 4 CF 3 ], and an electrolyte raw material having a lithium ion concentration of 1 mol / L is obtained. Got ready. A homogenizer was used for the dissolution. Here, the solubility was evaluated as “good” for those easily dissolved at room temperature and “bad” for those that did not dissolve. The evaluation results are shown in Table 1.

[導電率]
上述のように準備した電解質原料を、それぞれ厚さ0.145cm、面積0.7854cmのステンレス板にはさみ、印加する正弦波交流電圧を記号法(複素表示)で表現した、いわゆるコール・コール(Cole−Cole)プロットから導電率を求めた。この結果を表1に示す。
[conductivity]
The electrolyte raw material prepared as described above is sandwiched between stainless steel plates having a thickness of 0.145 cm and an area of 0.7854 cm 2 , and the applied sine wave AC voltage is expressed by a symbolic method (complex display). The conductivity was determined from the Cole-Cole plot. The results are shown in Table 1.

[カチオン輸率]
上述と同様の方法で、リチウムポリマー塩又はリチウム塩を、エチレンカーボネート(略称EC)とジメチルカーボネート(略称DEC)との等容積比混合溶媒に溶解した電解質原料と、リチウムポリマー塩又はリチウム塩を〔CFO(CFCFO)CF〕で表されるフルオロポリマーに溶解した電解質原料をそれぞれ準備した。但し、リチウムイオン濃度については、0.1mol・dm−3(以下、この濃度を「C1」とする。)、C1/2、C1/4、C1/8、C1/16(以下、これらの濃度を「C2」とする。)のものを、それぞれ準備した。
[Cation transport number]
In the same manner as described above, an electrolyte raw material obtained by dissolving lithium polymer salt or lithium salt in an equal volume ratio mixed solvent of ethylene carbonate (abbreviation EC) and dimethyl carbonate (abbreviation DEC), lithium polymer salt or lithium salt [ An electrolyte raw material dissolved in a fluoropolymer represented by CF 3 O (CF 2 CF 2 O) 4 CF 3 ] was prepared. However, with respect to the lithium ion concentration, 0.1 mol · dm −3 (hereinafter referred to as “C1”), C1 / 2, C1 / 4, C1 / 8, C1 / 16 (hereinafter referred to as these concentrations). Was prepared as “C2”).

準備した濃度C1の電解質原料を、H型電解セル(液絡部にガラスフィルターのあるもの)の一方の室に仕込み、他方の室には濃度C2の電解質原料を仕込んだ後、両室それぞれに設けた1対のリチウム金属ワイヤーからなる電極間に生じる起電力を測定した。   The prepared electrolyte raw material with concentration C1 is charged into one chamber of an H-type electrolytic cell (with a glass filter at the liquid junction), and the electrolyte raw material with concentration C2 is charged into the other chamber. The electromotive force generated between the electrodes made of a provided pair of lithium metal wires was measured.

ここで、上記起電力とリチウムイオン濃度の関係は、下記式(3)のネルンストの式で表される。   Here, the relationship between the electromotive force and the lithium ion concentration is expressed by the Nernst equation of the following equation (3).

ここで、式(3)中、Eは起電力、tはカチオン輸率、Rは気体定数、Tは絶対温度(K)、Fはファラデー定数を示す。 Here, in formula (3), E is an electromotive force, t + is a cation transport number, R is a gas constant, T is an absolute temperature (K), and F is a Faraday constant.

すなわち、C1、Tを一定とし、C2をC1/2、C1/4、C1/8、C1/16と変え、Eを測定し、濃度比の自然対数(ln(C2/C1))に対するEをプロットすれば、その傾きからカチオン輸率(t)を求めることができる。 That is, C1 and T are fixed, C2 is changed to C1 / 2, C1 / 4, C1 / 8, and C1 / 16, E is measured, and E with respect to the natural logarithm of the concentration ratio (ln (C2 / C1)) is obtained. If plotted, the cation transport number (t + ) can be determined from the slope.

カチオン輸率の測定結果を表1に示す。なお、このようなカチオン輸率の測定方法(起電力法)は、一般的なものであり、例えば、第35回電池討論会の予稿集71ページ及び72ページなどにも記載されている。   Table 1 shows the measurement results of the cation transport number. Such a method for measuring the cation transport number (electromotive force method) is a general method, and is also described in, for example, pages 71 and 72 of the 35th Battery Discussion Meeting.

[電気化学的安定性]
溶解性に記載したのと同様の方法で、各電解質を準備した。そして、作用電極としてガラス質カーボン電極(Glassy carbon electrode)を用い、対極にリチウム金属、参照電極にリチウム金属を用いて三電極方式の電気化学セルを構築した。このようにして作製したセルにつき、室温(約23℃)にて、掃引速度5mV/secの条件でリニアスウィープボルタンメトリー(Linear Sweep Voltammetry)測定を行った。各電解質の酸化電位と還元電位との差から求めた電位窓の広さ(電位幅)を電気化学的安定性とした。結果を表1に示す。
[Electrochemical stability]
Each electrolyte was prepared in the same manner as described for solubility. A three-electrode electrochemical cell was constructed using a glassy carbon electrode as the working electrode, lithium metal as the counter electrode, and lithium metal as the reference electrode. The thus produced cell was subjected to linear sweep voltammetry measurement at room temperature (about 23 ° C.) under the condition of a sweep rate of 5 mV / sec. The width of the potential window (potential width) obtained from the difference between the oxidation potential and the reduction potential of each electrolyte was defined as electrochemical stability. The results are shown in Table 1.

実施例1〜4で得られるリチウムポリマー塩を含む電解質及びこれを電解質層として備えるリチウムポリマー電池は、カチオン輸率の高いものとなる。なお、実施例1〜4で得られるリチウムポリマー塩は、室温下においても上記フルオロポリマーに容易に溶解可能であった。   The electrolyte containing the lithium polymer salt obtained in Examples 1 to 4 and the lithium polymer battery including this as an electrolyte layer have a high cation transport number. In addition, the lithium polymer salt obtained in Examples 1 to 4 was easily soluble in the fluoropolymer even at room temperature.

本発明のリチウムポリマー電池の好適な一実施形態の基本構成を示す模式断面図である。It is a schematic cross section which shows the basic composition of suitable one Embodiment of the lithium polymer battery of this invention.

符号の説明Explanation of symbols

1…リチウムポリマー電池、2…アノード、3…カソード、4…電解質層、5…アノード集電体、6…カソード集電体。
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Lithium polymer battery, 2 ... Anode, 3 ... Cathode, 4 ... Electrolyte layer, 5 ... Anode collector, 6 ... Cathode collector.

Claims (3)

下記式(a)で表されるヘキサメチルジシラザンリチウム、及び、下記式(b)で表される化合物のみを反応させることによって得られるリチウムポリマー塩と、非プロトン性溶媒と、前記リチウムポリマー塩とは別の高分子材料とを含み、
前記高分子材料が、下記一般式(2)で表される繰り返し単位を有するフルオロポリマーである、電解質。
[式()中、A及びAはそれぞれ独立に、カルボニル基又はスルホニル基を示し、R及びR、フルオロ基で置換された、アルキレン基、アリーレン基、アルケニレン基又はアルキレンエーテル基を示す。]
Hexamethyldisilazane lithium represented by the following formula (a), a lithium polymer salt obtained by reacting only a compound represented by the following formula (b) , an aprotic solvent, and the lithium polymer salt only it contains and another polymeric material and,
An electrolyte in which the polymer material is a fluoropolymer having a repeating unit represented by the following general formula (2) .
[In the formula ( b ), A 1 and A 2 each independently represent a carbonyl group or a sulfonyl group, and R 1 and R 2 are an alkylene group, an arylene group, an alkenylene group or an alkylene ether substituted with a fluoro group. Indicates a group . ]
請求項1に記載の電解質を電解質層として備える電気化学デバイス。 An electrochemical device comprising the electrolyte according to claim 1 as an electrolyte layer. 前記電気化学デバイスがリチウムポリマー電池である、請求項に記載の電気化学デバイス。 The electrochemical device according to claim 2 , wherein the electrochemical device is a lithium polymer battery.
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